Nuevas inversiones en la investigación de semiconductores

Nuevas inversiones en la investigación de semiconductores

Nuevas inversiones en investigación de semiconductores – Fraunhofer IISB y la Universidad de Erlangen-Núremberg amplían el equipamiento de equipos grandes en el laboratorio de sala limpia.

En el Fraunhofer IISB en Erlangen se está poniendo en marcha un nuevo sistema de implantación de iones. El equipo de más de 15 toneladas y con un coste de aproximadamente 3 millones de euros será instalado en la sala limpia de la Universidad de Erlangen-Núremberg, gestionada conjuntamente con el IISB. Esto ampliará significativamente las capacidades de ambas instituciones para la investigación y enseñanza en tecnología de semiconductores para micro, nano y electrónica de potencia.

La implantación de iones es hoy en día el procedimiento estándar industrial para dopar semiconductores. En este proceso, los iones de los elementos dopantes deseados son acelerados en un campo eléctrico y disparados sobre la superficie de discos de semiconductores – también llamados obleas.

Dependiendo de la velocidad o energía y la dosis con la que se introducen los elementos extraños en el semiconductor, se generan diferentes perfiles y profundidades de penetración en el sólido, por ejemplo, en una oblea de silicio. Con esto y mediante la elección del elemento dopante, se pueden ajustar de manera específica las propiedades eléctricas de los semiconductores. Esto es un requisito importante para la realización de componentes semiconductores modernos.

El Fraunhofer IISB es una de las principales instituciones de investigación en implantación de iones en Europa y cuenta con décadas de experiencia en este campo. El nuevo implantador de iones del IISB reemplaza a un equipo más antiguo y es uno de los mayores elementos en la modernización en curso del equipamiento de sala limpia en Erlangen, financiada con fondos del Ministerio de Economía de Baviera, del gobierno federal y de la UE. Con el nuevo equipo, será posible realizar investigaciones en obleas de semiconductores de hasta 200 mm de diámetro, en lugar de los 150 mm anteriores. Además, se ampliará significativamente el rango de energía para la aceleración de los iones.

En el futuro, se podrán generar iones cargados positivamente en un rango de energía de 2 a 270 kilo-electronvoltios (keV). Especialmente en el rango de baja energía, esto permitirá crear capas de implantación muy delgadas en el semiconductor, lo cual es importante para la miniaturización continua en la tecnología de componentes. También es novedoso el uso de iones con carga de hasta tres veces, lo que permite implantaciones con energías máximas de 810 keV.

«El espectro de materiales para los elementos implantados incluye los dopantes estándar para obleas de silicio, como boro, fósforo y arsénico, pero también elementos como aluminio y nitrógeno para dopar carburo de silicio, un semiconductor que ofrece muchas posibilidades, especialmente para electrónica de alta temperatura y potencia», explica el Dr. Volker Häublein, responsable del grupo de implantación de iones en el IISB. Además, también pueden implantarse llamados «exóticos» para aplicaciones especiales fuera de la tecnología clásica de semiconductores, como cesio, rubidio o lantano.

La entrega del equipo y su integración en la sala limpia representan un gran esfuerzo logístico. Se requirieron más de 24 toneladas de transporte, empleando tres camiones y un montacargas pesado. Una estructura especial de vigas de acero y placas de aluminio grueso estabiliza el suelo del laboratorio de sala limpia bajo el equipo pesado. La universidad, como anfitriona de la sala limpia, que es una de las más grandes de su tipo para investigación y enseñanza en Alemania y Europa, participa en la adaptación de la planta de laboratorio en el edificio de la sala limpia.

«El equipamiento modernizado en la sala limpia fortalecerá aún más la estrecha cooperación sinérgica entre el Fraunhofer IISB y la Universidad de Erlangen. Además de ampliar las posibilidades de investigación, la sala limpia se convierte en un entorno sumamente atractivo para estudiantes de disciplinas técnicas, como ingeniería eléctrica o nanotecnología», afirma el Prof. Dr. Lothar Frey, director del IISB y titular de la cátedra de componentes electrónicos en la universidad.

La modernización del equipamiento de sala limpia del Fraunhofer IISB está financiada por fondos del Ministerio de Economía, Infraestructura, Transporte y Tecnología de Baviera, del Ministerio Federal de Educación e Investigación y de la UE.

Imagen: Entrega del sistema de implantación en la gran sala limpia de la Universidad de Erlangen-Núremberg el 21 de mayo de 2012. Fraunhofer IISB